稱重傳感器是什么金屬材質(zhì)?如果是問(wèn)這個(gè)問(wèn)題的,大概率是問(wèn)電阻應(yīng)變式傳感器,因?yàn)樗耐鈿ぶ饕墙饘俨牧现瞥傻摹?/p>
當(dāng)然像電容式、電感式、壓電式等工作原理的稱重傳感器,也有外殼是用金屬材料做的。
基于咱們公司主要是做電阻應(yīng)變式稱重傳感器,這么多年積累的經(jīng)驗(yàn),及較強(qiáng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)能力,通過(guò)在公司的學(xué)習(xí)與成長(zhǎng),談?wù)勎覍W(xué)習(xí)到的一些認(rèn)識(shí),與您分享。
1、稱重傳感器彈性體選合金鋼的優(yōu)劣勢(shì)?
合金鋼一般是指低合金高強(qiáng)度鋼,常用的材料型號(hào)有40Cr、35CrMo、30CrMnSiA、4340鋼等,不同的材質(zhì)代表不同的金屬合成,性能上有些微差。
通常選這些合金鋼材質(zhì)主要特點(diǎn)有:
高強(qiáng)度:彈性模量高(~200 GPa),適合大噸位傳感器(如汽車衡、工業(yè)稱重)。優(yōu)異的疲勞強(qiáng)度:長(zhǎng)期循環(huán)載荷下不易發(fā)生塑性變形。成本較低:相比不銹鋼和鈦合金更具經(jīng)濟(jì)性。
同樣,也有對(duì)應(yīng)的一些不足,比如:易腐蝕:需表面鍍層(如鍍鎳、鍍鉻)或涂覆防護(hù)漆。加工難度較高:熱處理工藝復(fù)雜(需調(diào)質(zhì)處理)。應(yīng)用場(chǎng)景:工業(yè)稱重、起重機(jī)超載保護(hù)、大型地磅。
2. 應(yīng)變式稱重傳感器外殼工件選不銹鋼的優(yōu)劣勢(shì)?
不銹鋼材料,咱們都清楚是一種耐腐蝕的合金鋼材料,在傳感器行業(yè)中,常選用17-4PH(沉淀硬化不銹鋼)、304/316奧氏體不銹鋼等材質(zhì)的材料。
為什么稱重傳感器選不銹鋼?主要有以下幾個(gè)方面的考慮:
耐腐蝕性極佳:適用于潮濕、酸堿環(huán)境(如化工、海洋稱重)。中等強(qiáng)度:17-4PH經(jīng)熱處理后抗拉強(qiáng)度可達(dá)1300 MPa以上。溫度穩(wěn)定性好:工作溫度范圍廣(-50℃~300℃)。
有它的優(yōu)點(diǎn),同樣也有其缺點(diǎn),比如:成本較高:原材料和加工費(fèi)用比普通合金鋼高。彈性模量略低:相同載荷下形變量略大于合金鋼,需優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。應(yīng)用場(chǎng)景:食品醫(yī)藥行業(yè)、港口稱重、高濕度環(huán)境傳感器。
3、電阻式稱重傳感器封裝為何選鋁合金?
好像只要是金屬類的材料,都可以用一樣,其實(shí)也不是的,為了找出更適合的金屬材料,通過(guò)測(cè)試與驗(yàn)證,本文列出的一些材料可能更適合。在稱重傳感器設(shè)計(jì)時(shí),也會(huì)選用鋁合金材料,常選用的材質(zhì)比如:6061-T6、7075-T6(航空鋁材)等。
它鋁合金作為彈性體材料,主要考慮的性能優(yōu)點(diǎn)有如下:輕量化:密度僅為鋼的1/3,適合便攜式設(shè)備(如手提秤、無(wú)人機(jī)載荷檢測(cè))。加工性好:易于切削、鍛造,可制成復(fù)雜結(jié)構(gòu)。無(wú)磁性:適用于電磁敏感環(huán)境。
一種材料的選擇,意味另一面還有一些缺點(diǎn),比如:強(qiáng)度較低:彈性模量約70 GPa,僅適合小量程(通常<10噸)。易蠕變:長(zhǎng)期負(fù)載下可能產(chǎn)生微小塑性變形。耐腐蝕性一般:需陽(yáng)極氧化處理增強(qiáng)表面硬度。應(yīng)用場(chǎng)景:小型電子秤、醫(yī)療設(shè)備、消費(fèi)電子產(chǎn)品。
當(dāng)然對(duì)工件要求更高的話,成本也會(huì)更高,比如:選用鈦合金TC4(Ti-6Al-4V)、TA2(純鈦)、鎳基合金(高溫/高耐蝕材料)
事實(shí)是,在選用彈性體材料時(shí),還要考慮關(guān)鍵參數(shù),比如:
彈性模量:決定傳感器的靈敏度和量程(模量高→量程大,靈敏度低)。
疲勞強(qiáng)度:影響長(zhǎng)期穩(wěn)定性(合金鋼>鈦合金>不銹鋼>鋁合金)。
耐腐蝕性:不銹鋼、鈦合金、鎳基合金優(yōu)于普通鋼和鋁。
加工成本:鋁合金最易加工,鈦合金和鎳基合金成本最高。
還有,在實(shí)際開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)時(shí),還要采用一些工藝,鞏固其彈性體的特性,還會(huì)采用熱處理與表面處理,將合金鋼需調(diào)質(zhì)處理(淬火+回火)以提高韌性;不銹鋼需固溶處理(如17-4PH);鋁合金通過(guò)T6時(shí)效強(qiáng)化。
如果想提升穩(wěn)定性,還要從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上進(jìn)行優(yōu)化,彈性體形狀如柱式、梁式、S型的,需與材料力學(xué)性能匹配,比如鋁合金多用于懸臂梁結(jié)構(gòu),不銹鋼適合膜片式結(jié)構(gòu)。
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